[发明专利]电源供应模块及限流元件

说明书

技术领域

本发明涉及一致电源供应模块，尤指一种包含有磁性电容以及限流装置的电源供应模块，该电源供应模块可保有磁性电容所具有的高能量储存密度与快速充放电等优点，并且利用限流装置来保护电源供应模块的负载，使该电源供应模块可以广泛地应用各种领域。

背景技术

常见的电能储存装置中，电容与电池皆可额外运用为电源供应装置。但若以电容作为一电源供应装置，则根据电容的放电原理，将有数十安培甚至上百安培的输出电流。如此一来，造成实际应用上，必须对负载实行若干的保护措施，使负载不会被电容过大的输出电流烧毁。然而，电容除了用以暂时性与条件性地(备用)供应电子电路中一部分的电能外，显少作为大型装置的电力供应来源，因为与已知的电源供应装置相较，其能量储存密度并不够高，若需具有相当的电源供应能力时，则由电容单独形成的电源供应装置将有相当庞大的体积与重量。此外，由于电池透过化学反应来作为电能储存与释放的基础，因此本身具有老化与充放电速率的先天缺憾，使得电池用来作为电源供应模块时，存在应用上的不便。

发明内容

因此，本发明提供了一种结合磁性电容装置与限流装置的电源供应模块。通过对磁性电容装置的输出电流作输出范围的限制，使得这种利用磁性电容作为电力输出的电源供应装置可以广泛地应用于各种电路中。

依据本发明的一实施例，披露了一种电源供应模块。该电源供应模块包含：一磁性电容装置以及一限流装置。该磁性电容装置包含有至少一磁性电容，用以提供一输出电流。该一限流装置耦接于该磁性电容装置，用以将该磁性电容装置所提供的该输出电流限制于一预定范围之中。

此外，在一实施方式中，该限流装置包含有一电压差产生元件、一限流元件以及一限流致能元件。该电压差产生元件包含一输入端以及一输出端，该输入端耦接于该磁性电容装置，该电压差产生元件用以在该输出电流流过时在该输出端与该输入端之间提供一电压差。该限流元件具有一输入端、一输出端以及一第一控制端，该限流元件的该输入端耦接于该电压差产生元件的该输出端。该限流致能元件耦接于该限流元件的该第一控制端与该电压差产生元件的该输入端之间，用以依据该电压差产生元件所产生的该电压差来选择性地启动该限流元件以限制自该限流元件的该输出端所输出的电流。

在一优选实施例中，该电压差产生元件包含有一接成二极管形式的晶体管(diode-connected transistor)，其漏极与源极分别作为该电压差产生元件的该输入端与该输出端。该限流元件包含有一P型掺杂区、一第一N型掺杂区以及一第一绝缘层，该第一绝缘层与该P型掺杂区分别接触于该第一N型掺杂区的两侧，该第一绝缘层作为该限流元件的该第一控制端，以及该P型掺杂区提供一沟道，其两端分别作为该限流元件的该输入端与该输出端，并且该限流元件另具有一第二N型掺杂区以及一第二绝缘层，该第二绝缘层与该P型掺杂区分别接触于该第二N型掺杂区的两侧，以及该第二绝缘层作为该限流元件的一第二控制端而耦接于该电压差产生元件的该输出端。该限流致能元件包含有一二极管，其中该二极管的阳极耦接于该电压差产生元件的该输入端，以及该二极管的阴极耦接于该限流元件的该第一控制端。

本发明中的限流装置的主要精神是通过将输出电流转换为一电压差，若该输出电流越大，则该电压差越大。因此，该限流元件便依该电压差来对输出电流作限制；当输出电流越大，限流元件对输出电流的限制作用也越强，以此可将输出电流的大小限定在一特定范围内。

当该限流元件、该电压差产生元件与该限流致能元件以半导体的形式实施时，则该电压差产生元件为一接成二极管形式的晶体管，在电路分析上等效为一电阻。首先将该输出电流转换为一电压差，接着该限流元件的作用机制是通过对一P型掺杂区、一N型掺杂区加诸一反向电压，其中该反向电压由该电压产生元件将该输出电流所转换而来的该电压差，并且该输出电流亦流经该P型掺杂区所形成的P型沟道。又因其中的P-N结被反向偏压，故对该输出电流造成抑制(耗尽区扩大的结果)，进而将该输出电流限制在预设范围内。而该限流致能元件则是以P-N结为基础的一半导体二极管，用于当该输出电流大过预设范围时，启动限流元件限制该输出电流的机制。

由于磁性电容可通过半导体工艺来制造，并且该限流装置中的各项元件亦可通过半导体工艺来完成，因此本发明的电源供应模块可以制造在单一裸芯(die)中，进而使本发明的可广泛地运用于不论是一般电路抑或集成电路中，使电路中的电源供应部分可更有效地缩小。

附图说明

图1为本发明电源供应模块的一实施例的功能方块示意图。